Schriftliche Abschlussprüfung Physik 1996/97

Aufgabe 5 Elektrizitätslehre

5.1 Schülerexperiment

Aufgabe:               Bestätigen Sie experimentell das Gesetz U₁ : U₂ = N₁ : N₂ am unbelasteten Transformator.

Vorbereitung:   1. Zeichnen Sie einen entsprechenden Schaltplan.
2. Bereiten Sie eine Messwerttabelle für 4 Messungen vor.

Durchführung:   1. Bauen Sie die Schaltung nach Ihrem Schaltplan auf. Verwenden Sie für die
     Primärspule 500 Windungen und die Sekundärspule 1000 Windungen.
2. Lassen Sie die Schaltung vom Lehrer kontrollieren.
3. Führen Sie die Messungen für verschiedene Spannungen durch.
    Wählen Sie die Spannungen im Bereich von 3 V bis 6 V.
4. Notieren Sie Ihre Messwerte.

Auswertung:     1. Werten Sie die Messreihe entsprechend der Aufgabenstellung aus.
2. Geben Sie eine mögliche Fehlerquelle an, die die Genauigkeit Ihrer
     Messergebnisse beeinflusst.

5.2 Verzweigter Stromkreis

In einem Haushalt sollen zugleich folgende Geräte in einem gemeinsamen Stromkreis betrieben werden: Grill (800 W / 1230 V), Mixer (550 W / 1230 V), Mikrowelle (1200 W / 230 V).

5.2.1 Zeichnen Sie einen entsprechenden Schaltplan, in dem Sie die Geräte als Widerstände darstellen.

5.2.2 Berechnen Sie die Einzelstromstärken und die Gesamtstromstärke.

5.2.3 Ist ein Unterbrechen des Stromkreises zu erwarten, wenn dieser mit einer Sicherung für 10 A abgesichert ist? Begründen Sie.

5.3 Elektrische Leitungsvorgänge

5.3.1 Erläutern Sie das Zustandekommen eines elektrischen Leitungsvorganges im Vakuum.

5.3.2 Ordnen Sie die folgenden Bauteile der abgebildeten Elektronenstrahlröhre den Zahlen zu:    Ablenkplatten, Anode, Bildschirm, Heizwendel, Katode, Wehneltzylinder.

5.3.3 Nennen Sie ein Gerät, bei dem die Elektronenstrahlröhre Anwendung findet.

Lösung Aufgabe 5 Elektrizitätslehre
(Bitte beachten Sie den Hinweis am Ende der Seite)

1. Schaltplan:

 

2. Messwerttabelle:

Durchführung:

Aufbau der Schaltung

1. Kontrolle der Schaltung durch den Lehrer

2. Durchführen der Messungen für verschiedene Spannungen

3. Notieren der Messwerte

Auswertung:

1.  Berechnen der Quotienten und . Der Vergleich zeigt, dass beide Quotienten jeweils übereinstimmen. Es gilt also am unbelasteten Transformator das Gesetz:

 .

2.       Bei diesem Versuch gibt es mehrere Fehlerquellen:

• die Messinstrumente beeinflussen die Spannung
• Messgerätefehler
• Ablesefehler
• Erwärmung der Spulen, also Wärmeverluste

 

geg.: U = 230 V
                P = 800 W
ges.:        I₁


Lösung:
(Umstellen der Formel nach I)


Die elektrische Stromstärke für den Grill beträgt 3,5 A.


Berechnen der elektrischen Stromstärke für den Mixer:
geg.: U = 230 V
                P = 550 W

ges.: I₂

Lösung:


Die elektrische Stromstärke für den Mixer beträgt 2,4 A.

Berechnen der elektrischen Stromstärke für die Mikrowelle:

geg.: U = 230 V
                P = 1200 W

ges.: I₃

Lösung:


Die elektrische Stromstärke für die Mikrowelle beträgt 5,2 A.

Berechnen der Gesamtstromstärke:
geg.: I₁ = 3,5 A
I₂ = 2,4 A
        I₃ = 5,2 A

ges.: I

Lösung:


Die Gesamtstromstärke beträgt 11,1 A.

5. 3. 1    Im Vakuum sind zunächst keine frei bewegliche Ladungsträger vorhanden. Diese werden durch Glüh- oder Fotoemission erzeugt.

Beim glühelektrischen Effekt wird einer Metallplatte (Katode) durch Erwärmen so viel Energie zugeführt, dass sich Elektronen aus der Metalloberfläche herauslösen können.

Beim lichtelektrischen Effekt werden durch Bestrahlung mit Licht Elektronen aus der Oberfläche der Katode emittiert.

Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung (Minuspol an Katode, Pluspol an Anode) gelangen die Elektronen zur Anode und es fließt ein elektrischer Strom.

5. 3. 3 Die Elektronenstrahlröhre findet in vielen Geräten Anwendung:

• Fernsehgerät
• Computerbildschirm
• Oszillograph

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Hinweis: Die vorliegenden Lösungen sind Musterlösungen des jeweiligen Autors und keine offiziellen Lösungen des Sächsischen Staatsministeriums für Kultus. Der Autor garantiert nicht für die Vollständigkeit und Richtigkeit der vorliegenden Lösung.

Autor: Dirk Hein, Freital